文/張章

張峰：DNA“私人訂制”

借助細菌，一位生物學家創(chuàng)造出一個強有力的工具，用以訂制DNA。

能夠編輯裁切基因片段，讓DNA切削裝置成為2013年生物醫(yī)學研究最熱門的話題之一。

現(xiàn)年32歲的美國劍橋市麻省理工學院麥戈文腦研究學院神經(jīng)學家張峰，是這套名為CR ISPR/Cas系統(tǒng)的負責人之一，該系統(tǒng)能夠便宜、方便和精確地編輯基因。CRISPR/Cas建立在細菌用于探測和切斷外來DNA的一種免疫策略的基礎之上。DNA剪切酶Cas9可以在一個RNA引導序列的幫助下找到其目標。利用它，研究人員現(xiàn)在能夠通過設計，追蹤任何感興趣的潛在基因。

2013年1月，張峰團隊展示了CR ISPR/Cas對真核細胞的作用情況。研究證實了該系統(tǒng)在調(diào)整老鼠甚至靈長類動物基因、改善人類疾病模型和疾病療法研究方面的潛力?！癈R ISPR的狂熱似乎剛剛開始。”北卡羅來納州立大學微生物學家Rodolphe Barrangou說。

2012年，加州大學伯克利分校的Jennifer Doudna、德國赫姆霍茨傳染病研究中心的Emmanuelle Charpentier及其同事稱，他們能夠分割任何特殊的DNA目標，并且通過控制破損修復來編輯基因。盡管Charpentier和Doudna拉開了CR ISPR編輯迅速發(fā)展的序幕，張峰則通過其在真核細胞的作用，展示了該系統(tǒng)的巨大潛力。

張峰還表示，目前自己面臨諸多挑戰(zhàn)。他的日程表上一個雄心勃勃的計劃是建立一個CR ISPR程序庫。不過他最感興趣的是使用CRISPR治療神經(jīng)精神疾病，例如亨廷頓病和精神分裂癥等。隨著一筆4300萬美元的風險投資的到賬，位于劍橋市的愛迪塔斯醫(yī)藥公司于2013年11月底宣布成立。張峰和其他領銜研究者創(chuàng)立的這家公司旨在開發(fā)出直接更改致病基因的療法。

TANIA SIMONCELLI：基因?qū)＠磳φ?/h2>

美國政策專家反對基因?qū)＠?/p>

2005年，Tania Simoncelli找到了美國公民自由聯(lián)盟（ACLU）高級律師。作為該組織的首席科學顧問，Simoncelli告知這位律師，一些公司正在奪取一些人類基因?qū)＠?。“太荒謬了，我們能起訴誰？”律師ChrisHansen說。

這并不容易。在接下來的4年里，Simoncelli幫助ACLU的律師找到了合適的訴訟目標——M yriad公司，即總部位于猶他州鹽湖城的一個醫(yī)療診斷公司。她還聯(lián)合科學家、患者和醫(yī)生支持他們對該公司所持有的兩個與乳腺癌和其他癌癥有關的基因?qū)＠M行起訴。

“她非常有說服力?！盚ansen說。最后，ACLU在美國最高法院提起訴訟，2013年6月勝訴。最高法院大法官Clarence Thomas于6月13日裁決：“自然存在”的人類基因無法申請專利，因為這是“大自然的產(chǎn)物”，這意味著它們不能被稱作為人類的一種發(fā)明。

“我希望能成為架起科學文化和司法審判之間橋梁的人?！盨imoncelli說。Simoncelli畢業(yè)于康奈爾大學生物學和社會學專業(yè)，之后她又從加州大學伯克利分校獲得能源和資源碩士學位。2003年開始，Simoncelli供職于ACLU。2010年，Simoncelli進入美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）。在FDA，Simoncelli的工作主要集中于政策領域，例如營養(yǎng)和個體化治療等。

DEBORAH PERSAUD：戰(zhàn)勝病毒

病毒學家提供有力證據(jù)證明，攜帶艾滋病病毒的新生兒可以被治愈。

2013年3月，Deborah Persaud準備分享這樣一個消息：一個來自美國密西西比州鄉(xiāng)村的不幸被艾滋病病毒（H IV）感染的幼兒被“治愈”。就職于約翰斯·霍普金斯布隆伯格公共衛(wèi)生學院的Persaud表示，她知道自己不得不小心行事。之前文獻曾報道過超過40例類似案例，在仔細推敲下每個都土崩瓦解。

Persaud和同事——密西西比大學的Hannah Gay及馬薩諸塞大學的Katherine Luzuriaga深入研究了其血液樣本，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，早期治療能夠幫助這名2歲半的患者為清除強勁的病毒感染作好準備。新聞報道讓全世界為之沸騰。一個月后，這3位科學家入選《時代》雜志100位最具影響力人物。

2010年7月，這名嬰兒生在一家鄉(xiāng)村醫(yī)院中，其母親在分娩前被檢測出感染HIV。嬰兒出生31小時后，醫(yī)生決定開始采用由艾滋病防護藥和其他兩種抗H IV藥物構(gòu)成的雞尾酒療法。在第18個月，這名嬰兒的監(jiān)護人決定停止治療。而患者在21個月大時，又重新開始接受治療。

之后，Gay并沒有在標準測試中發(fā)現(xiàn)這個嬰兒體內(nèi)存在HIV抗體或病毒。于是，Gay聯(lián)系了Luzuriaga尋求幫助。Luzuriaga又轉(zhuǎn)而咨詢了Persaud研究小組，讓Persaud幫助檢查患者血液樣本中是否留有HIV。最終，他們確定，這位患者在嬰兒時期的早期治療中消滅了H IV。

MICHELMAYOR：找尋地球姐妹

天文學家利用新技術擴展了自己的發(fā)現(xiàn)。

在過去20年里，M ichelMayor及其研究小組發(fā)現(xiàn)了數(shù)百顆系外行星。但是，2013年這位71歲的行星獵人有了一個特殊發(fā)現(xiàn)：其團隊斷定，行星開普勒-78b的密度和大小讓它成為目前已被鑒定的最接近地球的行星。

這遠不是一個精確匹配——開普勒-78b的軌道與母星十分靠近，以至于其表面被熔化。不過瑞士日內(nèi)瓦大學退休天文學家Mayor表示，找到地球的雙胞胎姐妹只是時間問題?，F(xiàn)在，他仍在積極工作，他說，在真正退休之前，“我希望有可能為相關發(fā)現(xiàn)而慶?！?。

1995年11月，Mayor和他的學生Didier Queloz發(fā)表了一顆類太陽系外恒星的首個證據(jù)。加州大學伯克利分校行星獵人Geoff Marcy表示，Mayor的勝利歸功于他的技術天賦，“年復一年，M ichel建造了比之前好10倍的設備”。

一個主要的例子就是高精度徑向速度行星搜索器（HARPS），自2003年起，Mayor團隊就在智利拉息拉天文臺操作該設備。利用HARPS-North，Mayor及其同事確定了開普勒-78b密度。

尋找地球姐妹的下一步工作依然存在挑戰(zhàn)。但是，利用不斷改善的儀器，Mayor預測5年內(nèi)將有突破。“當你站在圓屋頂，第一次用新設備望著天空，你會發(fā)現(xiàn)它比預期更好，這是一個巨大的喜悅?！彼f。

Naderev Sa?o：氣候道德心

臺風海燕席卷菲律賓后，一位外交官吸引了全世界目光。

Naderev Sa?o在聯(lián)合國華沙氣候談判上進行了一次催人淚下的陳述，當時，他并不知道自己的親屬和其他無數(shù)菲律賓同胞的命運。這位菲律賓代表團團長只知道，自己的兄弟依然活著，并加入了急救人員的行列，搜尋那些被臺風海燕奪去生命的人。他還知道，這場破紀錄的颶風可能是未來沿海地區(qū)將面臨什么的前兆。

“極端氣候事件讓我的祖國備受煎熬。”Naderev Sa?o說。他的陳述獲得聽眾起立鼓掌。他齋戒了14天，直到談判代表達成最后的協(xié)議，明確將繼續(xù)為2015年巴黎峰會進行談判。

但是，在應對全球變暖方面的國際步伐前進緩慢。盡管已經(jīng)進行了超過20年的談判，大氣二氧化碳水平仍在持續(xù)上升。2013年5月，美國夏威夷的大氣二氧化碳日平均濃度首次達到400ppm（百萬分之一）。9月，政府間氣候變化專門委員會新發(fā)布的科學報告稱，海平面上升、極端天氣和干旱等氣候相關問題的威脅在持續(xù)增長。

回過頭來，Naderev Sa?o并不知道自己的演講會有何影響，但是他認為臺風海燕有助于將國際焦點投注于氣候議題上。他也知道科學家一般回避將單個氣候事件歸因于全球變暖，但是他表示，人們普遍認為變暖的海洋將增加颶風數(shù)量?！拔蚁Ｍ覀兊臓奚完愂瞿苡懈钸h的意義?！彼f。

VIKTOR GROKHOVSKY：隕石獵人

一位俄羅斯科學家對造訪地球的世紀隕石進行了研究。

讓2013年成為Viktor Grokhovsky特殊一年的事件，來得毫無征兆。

2013年2月15日，一顆隕石造訪地球。當?shù)貢r間12時30分左右，一塊隕石墜落在位于烏拉爾山脈東麓的俄羅斯車里雅賓斯克州薩特卡市附近。它從陸基望遠鏡無法觀測到的地方落入大氣層，這讓天文學家十分震驚。

俄羅斯烏拉爾聯(lián)邦大學冶金學家Grokhovsky已經(jīng)研究了30多年隕石，當他知道一場爆炸震碎了城市的數(shù)千扇窗玻璃后，他就意識到有什么撞到了地球。爆炸發(fā)生數(shù)天后，Grokhovsky就開始測算隕石的軌道，并預言了碎石落在哪里。他指導了搜索工作，挖掘出超過700片隕石碎片。“當證明我們最初的計算是準確的時候，我們有巨大的滿足感。”他說。

但是，Grokhovsky的偉大發(fā)現(xiàn)稍后才到來。通過隕石軌道計算，車里雅賓斯克西部的一個結(jié)冰湖面上的大洞讓他確信，最大的一塊隕石落在那里。10月，人們從湖底發(fā)現(xiàn)了一個570公斤的巨石。

數(shù)千枚碎片在全世界的實驗室里被分析，科學家陸續(xù)發(fā)布了相關成果。車里雅賓斯克隕石的大小和引起的破壞，促使科學家更多關注類似隕石可能造訪地球的幾率。

陳化蘭：戰(zhàn)斗在前線的流感偵探

中國病毒學家為平息H7N9禽流感暴發(fā)作出貢獻卓越。

4月初，全世界的病毒學家和公共衛(wèi)生官員都將目光投向中國。一種新興禽流感病毒（H 7N 9）為人們敲響警鐘。中國農(nóng)業(yè)科學院哈爾濱獸醫(yī)研究所農(nóng)業(yè)部動物流感重點開放實驗室主任、國家禽流感參考實驗室主任陳化蘭及其團隊一直站在對抗H 7N 9禽流感病毒的前線。他們非常繁忙，陳化蘭說：“好幾個人在（最初的）6周輕了四五公斤?！?/p>

2013年H 7N 9感染病例確診后的48小時內(nèi)，陳化蘭研究小組以及相關研究人員，收集到約1000個土壤、水、家禽農(nóng)場和活禽市場樣本。隨后，政府迅速關閉了疫情暴發(fā)嚴重地區(qū)的活禽市場，新感染病例立刻直線下降，中國的快速、透明反應受到廣泛贊揚。

雖然零星病例在發(fā)展，但這給了陳化蘭和其他研究人員時間以更多地了解這種病毒。迄今為止，H 7N 9并未出現(xiàn)人感染人的跡象，但是陳化蘭相信該病毒可能有人際傳播的潛力。

冬天來了，陳化蘭實驗室在密切關注禽流感病毒是否卷土重來。“流感病毒監(jiān)督工作是我們實驗室最優(yōu)先的任務?！彼f。

SHOUKHRAT MITALIPOV：首席克隆官

經(jīng)歷了數(shù)年失敗后，生物學家最終從克隆人類胚胎中培養(yǎng)出了干細胞系。

Shoukhrat Mitalipov于2013年5月報告的克隆進展最困難的部分不是實驗本身，而是在它之前所面臨的一系列麻煩。

從2007年開始，美國俄勒岡健康與科學大學生殖生物學家Mitalipov就希望能夠創(chuàng)造出有治愈疾病潛能的細胞——取自克隆個人皮膚細胞所得胚胎的患者特異性干細胞。在獲得許可后，Mitalipov所在的大學為他建了一個新實驗室，因為法律規(guī)定這些細胞不能在之前由政府資助的實驗室里被衍生出來。

2012年10月，Mitalipov正式開始實驗。到圣誕節(jié)期間，該實驗室就成功克隆出4個細胞系。借助多年猴子細胞實驗積累的數(shù)據(jù)，Mitalipov及其同事發(fā)現(xiàn)了能夠適用于克隆人體細胞的“秘訣”。研究人員表示，去除人體卵母細胞內(nèi)包含DNA的細胞核，然后將這些細胞與胎兒皮膚細胞或8個月大嬰兒的皮膚細胞融合，產(chǎn)生出的胚胎攜帶著來自皮膚細胞的DNA，科學家能夠使用這些胚胎衍生出胚胎干細胞。

現(xiàn)在，Mitalipov正在申請聯(lián)邦政府許可，開始一個類似技術（線粒體轉(zhuǎn)移）的臨床試驗。2004年，韓國科學家黃禹錫曾經(jīng)宣稱他帶領的研究組已經(jīng)首次成功實現(xiàn)了人體胚胎克隆，并成功從克隆胚胎中提取了干細胞。但后來他的這項研究被證實存在造假行為。

K A THRYNCLA NCY：關注性騷擾

人類學家揭露野外考察工作中的性騷擾。

Kathryn Clancy熱愛自己在波蘭農(nóng)村的野外考察工作。在白天收集完生物標本后，她跟同行科學家（全部都是女性）玩一玩棋類游戲，聽一聽音樂，愉快地度過夜晚時間。這是“最有魔力的野外考察經(jīng)歷”，美國伊利諾伊大學人類學家Clancy說。

但是，幾年之后，她聽說許多人類學家在野外考察中有著不愉快的記憶。在一位朋友告訴她，自己在野外科研中曾經(jīng)受到過性侵犯之后，她決定做點什么。

Clancy為《科學美國人》雜志撰寫《背景與變化》的博客。她開始張貼女同事與她分享的匿名性騷擾的恐怖故事。來自其他科學家的匿名評論蜂擁而來，描述了她們從未講述的不愉快經(jīng)歷。

Clancy決定對該問題進行更加嚴格的評估。她與哈佛大學的Katie Hinde、加利福尼亞大學湖畔分校的Robin Nelson和芝加哥大學的Julienne Rutherford，通過電子郵件、臉書和博客，啟動了對野外經(jīng)歷的網(wǎng)絡調(diào)查。2013年4月13日調(diào)查結(jié)果公布，她們發(fā)現(xiàn)在調(diào)查對象中有令人不安、高發(fā)率的身體性騷擾：參與調(diào)查的超過20%女性人類學家稱，自己曾經(jīng)歷過“身體性騷擾或不情愿的性接觸”。

HENRY S NA I TH：崇拜太陽的人

一位能源物理學家推動太陽能電池材料的發(fā)展。

“我常常希望能成為一個發(fā)明家?！盚enry Snaith說。這位35歲的牛津大學物理學家以一種驚人的方式實現(xiàn)著兒時的夙愿。

2013年，由名為鈣鈦礦的復雜晶體制成的太陽能電池脫穎而出。2009年，這種電池悄然到來，當時其有效轉(zhuǎn)換率為3.8%，但到2011年年底，新電池的有效率達到6.5%，去年攀升至10%。2013年，Snaith的電池有效率達到15%。

鈣鈦礦電池很容易制作。Snaith使用簡單技術就能制作出新電池?！拔也徽J為會有更便宜的光伏電池材料了?！彼f。目前，Snaith研究小組正在研究選擇性鈣鈦礦，這些材料不含有毒的鉛，并更容易處理。

Snaith還在等待自己的下一個發(fā)明。一旦光伏材料真正起飛，他注意到，人們將需要一個更好的方式在雨天貯藏太陽能。“一旦事情平靜下來，我們將努力做出更好的電極?！彼f。